淺談化工用往復式壓縮機組成撬設計

葛君朋

（山東工業職業學院，山東 淄博 255000）

0 引言

壓縮機是一種廣泛應用于石油化工、氣體運輸、制冷和氣體分離等各個領域通用機械設備。 往復式壓縮機通過活塞在氣缸中作往復運動， 使工作容積呈現周期性變化來吸排氣體進而實現對氣體的增壓和輸送。

往復式壓縮機組包括壓縮機、分離器、緩沖罐、冷卻器、管路系統、附屬設備等，當其應用于化工領域時，常用于壓縮一些特殊氣體，比如甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、氮氣、天然氣等，因此工藝性較為復雜。 且化工領域現場環境多為高溫、 高腐蝕等惡劣環境，因此在對化工用往復式壓縮機組進行成撬設計時，設計人員要對這些因素進行全面考慮。

1 總體設計方面

1.1 設計標準

標準是產品的通行證， 當我們在設計壓縮機組時，應嚴格按照壓縮機組的通用設計標準和客戶要求進行設計。大到整個機組，小到螺栓螺母，都應按照相應的標準進行選材和設計。如果幾種規范和標準適用于同一情況，則應遵循最為嚴格的標準。 沒有提及日期的，應以最新版本為準。

1.2 氣體條件

由于化工壓縮機壓縮的氣體多為烷烴類，氣體在經過壓縮以后可能會產生大量的液體，甚至對下一級氣缸造成沖擊，產生一定的隱患。 因此要在下一級氣缸之前增加洗滌罐，讓氣體和液體進行分離，且應在洗滌罐底部設置自動排污和手動排污系統，及時將液體排出。 當氣體處于飽和狀態時，多余的氣體會凝結析出，變成液體，因此為了充分保證在下一級氣缸中不會產生液體，可以在系統中增加加熱裝置。

同時在機組的管道內， 會存在氣液混輸的現象，由于氣液兩相在密度和速度上的差異，很容易使得管道出現劇烈振動， 造成管道和相關部件的疲勞和磨損，因此在設計初期就要考慮管線振動問題。

1.3 現場條件

由于壓縮機組工作現場多為高溫高壓、高腐蝕等條件，因此，在設計壓縮機組時，要充分考慮現場的環境條件和現場公用條件。 若現場電力條件充足，可選用電機驅動，用電動機驅動壓縮機具有體積小、重量輕、可采用防爆型電機、壓縮機調速容易且準確，易于維護保養等優點，但是電機驅動壓縮機組現場對供電要求較高，因此適用于空間比較狹小且供電充足的場地。 若現場無法提供用電條件，那么可以采用天然氣發動機來驅動壓縮機組，此時可直接從現場獲取燃料氣，因此天然氣發動機驅動燃料費用比較低，但是天然氣發動機體積、重量都較大、對于后期維護保養等方面的要求比較高。

2 管道設計方面

往復式壓縮機組管路系統包括工藝氣體管道、氣體旁路管道、壓縮機吹掃管路、潤滑油管道、冷卻水管道等，在進行管道設計時，設計人員應首先計算管道管徑、壁厚，一般液體流速為1～2 m/s，氣體流速為5～10 m/s 較為合適。 在長時間運行情況下，液體流速不能超過4 m/s，氣體不能超過20 m/s。 高流速氣體必須考慮管道沖蝕。 同時要考慮以下幾點內容。

2.1 工藝性

在對壓縮機組進行成撬時，首先應根據現場工藝條件及氣體組分、最大流量等選用合適的壓縮機機頭和驅動器，且要滿足所有工況。 在進行管道設計時應最大限度滿足機組運行的工藝性要求，按照流速和壓力合理選擇管線直徑和壁厚，同時在選擇管道材質時應充分考慮現場高溫高腐蝕等環境因素。管道的布置應考慮液體倒流的現象，因此應設置低點排污。

2.2 可操作性

在布置管線時應考慮到后期機組安裝及維護的可操作性，在進行管道設計前，要做好機組布置的整體規劃，有條件的地方，管道應集中成排布置，防止與其他管道或設備出現干涉現象。 對于多排機組并排布置的情況，應將進、出口管道上的閥門和儀表布置在便于操作、容易接近的地方。 為了使機組周圍有較寬敞的操作和維修空間，壓縮機管道應布置在操作平臺下面。

2.3 經濟性

在進行管道設計時，還應充分考慮到機組的經濟性要求，例如在設計時要盡可能縮短管線長度，減少閥門的使用數量。

2.4 穩定性

由于臥式壓縮機的工作原理，壓縮機做往復運動時會產生某些振動力，因此應充分考慮到機組運行的穩定性要求，對于超過2 m 的直線管線，應增加管線支撐，減少振動。在布置管道時，壓縮機進出口管線布置應減少彎頭的使用數量，盡量直進直出，不要出現“U”型管，否則容易在管線中產生積液和影響管道的穩定性。且對固定振動的部件或對振動部件增加輔助支承可提高管線的穩定性、降低振動。 為防止管線振動，應進行振動分析。

3 配管系統

3.1 洗滌罐

洗滌罐是氣液分離的設備，主要用于分離壓縮天然氣中的水分、重組分、雜質等，以滿足氣缸壓縮的要求， 同時可以起到一定的緩沖及減小氣體脈動的作用。 在進行成撬設計時，每級洗滌罐排氣管線都應與緩沖罐進氣管線保持同一高度。

3.2 緩沖罐

緩沖罐主要用于緩沖系統中的壓力波動，使整個機組在運行過程中更平穩。 因此在進行成撬設計時，可增加緩沖罐來抑制壓縮機組的振動。設計時需考慮緩沖罐的容積，為防止振動，緩沖罐支撐的高度要盡量低，能自由取出或安裝支撐即可。

3.3 冷卻器

化工用往復式壓縮機組級間冷卻器主要用于冷卻因壓縮而升溫的氣體。 根據型式不同，可分為空冷器和水冷器。 可根據客戶要求進行選取。 當選用空冷器時，一般應單獨成撬，安裝于室外。 跟水冷器相比，空氣冷卻器安裝位置不會受到水源等條件的限制，在生產過程中不會存在水垢和管壁腐蝕等問題。且空冷器的設備處理量有較大的提高余地。 因此，空冷器的應用更為廣泛。

4 結語

綜上所述，化工用往復式壓縮機組在進行成撬設計時，要考慮的因素很多，本文就壓縮機組整體設計、管道設計、配管系統等方面進行了介紹。 設計人員在進行壓縮機組成撬設計時， 應綜合考慮現場工況、客戶要求等因素，選擇經濟可靠、便于安裝操作的設計方式。